KR102221570B1 - 밸브 디바이스의 작동 방법, 밸브 디바이스, 및 컴퓨터 프로그램을 갖는 데이터 저장 매체 - Google Patents

밸브 디바이스의 작동 방법, 밸브 디바이스, 및 컴퓨터 프로그램을 갖는 데이터 저장 매체 Download PDF

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페스토 에스이 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 압축 공기를 압축 공기 컨슈머 (3; 63) 에 공급하기 위한 밸브 디바이스를 작동시키는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은: 밸브 요소 (4, 5, 6, 7; 69; 99) 와, 유체 소스 (32; 66) 또는 유체 싱크 (33; 68) 에 유체학적으로 연통되게 연결하기 위해 제공되는 입구 포트 (28, 30) 사이에서 연장되는 밸브 어셈블리의 유체 덕트의 제 1 섹션 (20, 21, 22, 23) 에서 제 1 유체 압력을 결정하는 단계, 밸브 요소 (4, 5, 6, 7; 69; 99) 와, 압축 공기 컨슈머 (3; 63) 에 유체학적으로 연통되게 연결하기 위해 제공되는 출구 포트 (29, 31) 사이에서 연장되는 밸브 어셈블리의 유체 덕트의 제 2 섹션 (24, 25, 26, 27) 에서 제 2 유체 압력을 결정하는 단계, 가이드값을 형성하기 위하여 유체 덕트 (20 ~ 27) 를 통해 유동하도록 제공되는 가압 유체에 대해 사전에 설정가능한 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량에 관류값을 링크시키면서, 관류 함수 및 2 개의 유체 압력들로부터 밸브 요소 (4, 5, 6, 7; 69; 99) 에 대한 관류값을 결정하는 단계, 및 사전에 설정가능한 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량을 설정하기 위하여 작동 디바이스 (8, 9, 10, 11; 70, 71; 100, 101) 에 작동 에너지의 양을 제공하면서, 밸브 요소 (4, 5, 6, 7; 69; 99) 를 작동시키도록 디자인되는 작동 디바이스 (8, 9, 10, 11; 70, 71; 100, 101) 에 요구되는 작동 에너지의 양을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

밸브 디바이스의 작동 방법, 밸브 디바이스, 및 컴퓨터 프로그램을 갖는 데이터 저장 매체{Method for operating a valve device, valve device and data storage medium with a computer programme}
본 발명은 압축 공기를 압축 공기 컨슈머에 공급하기 위해 밸브 디바이스를 작동시키는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 압축 공기 컨슈머를 작동시키는 밸브 디바이스, 및 밸브 디바이스의 프로세싱 디바이스에 저장하기 위한 컴퓨터 프로그램을 갖는 데이터 저장 장치에 관한 것이다.
본 출원인에게 공지되어 있지만 인쇄된 출판물에는 기록되지 않은 종래 기술에 따라, 압축 공기를 압축 공기 컨슈머에 공급하는 방법에서, 이동 경로를 따라서 이동가능한 컴포넌트, 예컨대 공압식 실린더의 작동 피스톤의 위치가 위치 감시 시스템의 도움으로 결정되고, 또한 예를 들어 위치 신호의 절대값 및/또는 시간에 따른 위치 신호의 변화로부터 압축 공기 컨슈머의 이동가능한 컴포넌트의 이동에 대한 적어도 하나의 정보를 얻기 위하여, 위치 감지 시스템에 의해 제공되는 위치 신호는 신호가 처리되는 프로세싱 디바이스에 이용가능하게 된다는 것이 제공된다. 그런 다음, 이러한 정보는, 압축 공기 컨슈머의 이동가능한 컴포넌트가 이동 경로를 따라 사전에 설정된 위치로 이동될 수 있고 그리고/또는 이동 경로를 따라 사전에 설정된 속도로 이동될 수 있는 방식으로 압축 공기 컨슈머의 작동 챔버 내로의 또는 작동 챔버 밖으로의 유체 유동에 영향을 미치도록 프로세싱 디바이스에 할당된 밸브 어셈블리를 제어하는데 사용된다. 그러므로, 위치 감지 시스템의 위치 신호에 근거하여, 밸브 어셈블리의 밸브 위치가 개방 또는 폐쇄 루프에서 제어될 수 있다. 이러한 프로세스에서, 밸브 위치의 변화는, 압축 공기 컨슈머에서의 그리고 압축 공기 소스에서의 압력 조건의 함수로서, 압축 공기 컨슈머에 대한 상이한 체적 유체 유량을 초래하고; 이는 위치 감지 시스템의 위치 신호를 통해 프로세싱 디바이스에 의해 간접적으로 검출되고, 또한 밸브 위치의 추가 조절로 이어진다.
본 발명은 밸브 디바이스를 작동시키는 방법, 밸브 디바이스, 및 압축 공기 컨슈머에 압축 공기의 개선된 제공을 용이하게 하는 밸브 디바이스의 프로세싱 디바이스에 저장하기 위한 컴퓨터 프로그램을 갖는 데이터 저장 장치 매체를 제공하는 문제에 기초한다.
위에서 언급한 유형의 방법에 대해, 이러한 문제는 이하에서 제시된 단계들: 밸브 요소와, 유체 소스 또는 유체 싱크에 유체학적으로 연통되게 연결하기 위해 제공되는 입구 포트 사이에서 연장되는 밸브 어셈블리의 유체 통로의 제 1 섹션에서 제 1 유체 압력을 결정하는 단계, 밸브 요소와, 압축 공기 컨슈머에 유체학적으로 연통되게 연결하기 위해 제공되는 출구 포트 사이에서 연장되는 밸브 어셈블리의 유체 통로의 제 2 섹션에서 제 2 유체 압력을 결정하는 단계, 유동 함수 및 2 개의 유체 압력들에 기초하여 밸브 요소에 대한 유동값을 결정하는 단계, 가이드값을 얻기 위하여 유동 통로를 통한 유동에 대해 제공되는 가압 유체에 대한 사전에 설정가능한 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량과 상기 유동값을 관련시키는 단계, 밸브 요소를 작동하기 위해 디자인되는 작동 디바이스에 대해 필요한 작동 에너지를 결정하는 단계, 및 사전에 설정가능한 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량을 조절하기 위해 작동 디바이스에 작동 에너지를 제공하는 단계에 의해 해결된다.
본 발명은, 결정된 압력값들을 사용하고 사용된 밸브 요소의 유체 동력 특성을 알고 있으면서, 압축 공기 컨슈머에 대한 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량을 사전에 설정가능한 체적 유체 유량에 대해 조절할 수 있고, 따라서 예를 들어 공압식 드라이브, 특히 공압식 실린더 또는 공압식 스위블 드라이브일 수도 있는 압축 공기 컨슈머의 이동 거동에 직접적인 영향을 미칠 수 있는 목적을 가진다. 체적 유체 유량은 단위 시간 당 유동하는 유체 체적을 나타낸다. 질량 유체 유량에서, 유체의 밀도가 마찬가지로 고려되고, 그로 인한 계산 노력이 감소될 수 있다. 또한, 압축 공기 컨슈머에 대한 압축 공기 공급의 개방 루프 제어 또는 폐쇄 루프 제어를 위한 계측학적 비용 (metrological cost) 이 마찬가지로 낮게 유지될 수 있다. 이것은 특히 밸브 어셈블리의 유체 통로의 각각의 섹션들에서 유체 압력들을 검출하도록 디자인되는 압력 센서들만이 방법을 수행하는데 필요하다는 것을 제공함으로써 달성된다. 일반적으로 상당히 비용 집약적 (cost-intensive) 위치 감지 시스템에 대한 요구가 없다는 사실 외에, 압력 센서들이 작동 디바이스를 제어하기 위해 그리고 압력 센서들의 압력 신호들을 평가하기 위해 디자인되는 프로세싱 디바이스 및 밸브 요소의 바로 근처에 배치될 수 있다는 사실로부터 추가의 이점들이 발생한다. 그렇기 때문에, 압력 센서들과 프로세싱 디바이스 사이의 전기 연결이 짧은 전기 라인들을 이용하여 설정될 수 있다.
방법을 수행하기 위해, 압력이 제 1 유체 통로 섹션 및 제 2 유체 통로 섹션 모두에서 결정되고, 밸브 통로 섹션들은 밸브 요소의 기능 위치의 함수로서 서로 유체학적으로 연통될 수도 있거나, 또는 서로 유체학적으로 분리될 수도 있다는 것이 제공된다. 작동 디바이스에 대한 에너지, 특히 전기 또는 유체 에너지의 제공에 따라, 밸브 요소는 2 개의 유체 통로 섹션들이 분리된 폐쇄 위치와 2 개의 유체 통료 섹션들이 자유롭게 연통하여 연결되는 개방 위치 사이에서 자유롭게 이동될 수 있다는 것이 제공된다.
제 1 유체 압력 및 제 2 유체 압력의 결정에 이어서, 유동값이 유체 압력들과 유동 함수를 이용하여 다음 단계에서 결정된다. 유동 함수는 예를 들어 밸브 요소를 통해 유동하는 유체에 대해 밸브 요소의 유동 특성이 밸브 요소의 밸브 위치의 함수로서 그리고 밸브 요소의 상류 및 하류의 압력비의 함수로서 저장되는 특성맵 또는 곡선들의 세트일 수도 있다. 그런 다음 이러한 유동값은 가이드값을 형성하기 위하여 가압 유체에 대한 사전에 설정가능한 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량과 관련된다. 이러한 가이드값은 밸브 요소의 작동을 위해 디자인되는 작동 디바이스에 대한 작동 에너지를 결정하는데 필요하다. 그런 다음, 결정된 작동 에너지는 사전에 설정가능한 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량을 조절하기 위해 작동 디바이스에 이용가능하게 된다.
압축 공기 컨슈머에 대한 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량의 폐쇄 루프 제어를 그로 인해 얻기 위하여 위에서 더 상세하게 설명된 방법이 주기적으로 반복된다는 것이 바람직하게는 제공된다.
이러한 접근법에서, 밸브 디바이스는 유동 제어 밸브의 방식으로 작동되지만, 유동 제어 밸브와 달리, 복잡하고 비용 집약적인 질량 유동 센서가 불필요한데, 왜냐하면 밸브 디바이스가 전적으로 유체 통로에서 또는 유체 통로 내에서 압력 센서들에 의해 제공된 압력값들에 근거하여 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량을 결정하기 때문이다.
본 발명의 유리한 추가의 발전들은 종속 청구항들의 청구물이다.
유동값이 제 1 유체 압력 및 제 2 유체 압력의 지수와 상호 연관되도록 설정되는 유동 함수로부터 결정되는 경우, 그리고/또는 작동 에너지가 특히 실험적으로 결정되는 밸브 특성 및 가이드값에 근거하여 결정되는 경우, 이는 유리하다. 제 1 유체 압력 및 제 2 유체 압력의 지수로서 결정될 수 있는 밸브 요소를 가로 지르는 압력비는 그렇게 가변적이고, 이에 근거하여, 유체 통로 내에서 유체 압력의 레벨과는 무관하게, 밸브 요소를 통해 유동하는 유체에 대한 밸브 요소의 유동 특성에 대해 정확한 할당이 이루어질 수 있다. 밸브 특성은 밸브 요소에 대한 최종적인 기능 위치와 밸브 요소에 대한 에너지, 특히 전기 또는 유체 에너지의 제공 사이에서 상관관계를 설정한다. 밸브 요소의 목표 기능 위치를 얻기 위해 작동 디바이스에 의해 요구되는 에너지를 그로부터 결정하기 위하여 밸브 특성이 결정된 가이드값과 관련하여 설정되는 것이 바람직하게는 제공된다.
2 개의 독립적으로 제어가능한 밸브 어셈블리들이 제공되고, 각각의 유체 통로들의 이들 각각의 제 2 섹션들이 공통 출구 포트에 연결되고, 이들 각각의 입구 포트들이 상이한 유체 소스들 또는 유체 싱크들에 연결되고, 여기에서 2 개의 밸브 어셈블리들 중 하나가 사전에 설정가능한 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량의 그리고 각각의 입구 포트와 공통 출구 포트 사이의 압력차의 함수로서 선택적으로 제어된다는 것이 바람직하게는 제공된다. 이러한 접근법을 이용하여, 압축 공기 컨슈머는 상이한 유체 소스들 또는 유체 싱크들에 대안적으로 연결될 수 있고, 여기에서 2 개의 밸브 어셈블리들 중 하나의 적합한 제어에 의해 방법의 실행을 통해 유지되는 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량을 사전에 설정하는 것이 항상 가능하다. 예를 들어, 이러한 프로세스에서, 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량은, 예를 들어 공압식 액추에이터로서 디자인되는 압축 공기 컨슈머의 일정 이동 또는 압축 공기 컨슈머의 사전에 설정된 가변 이동을 유도하기 위하여, 사전에 설정가능한 기간에 걸쳐 일정할 수 있거나 사전에 설정된 프로파일을 따를 수 있다. 예를 들어, 압축 공기 소스는 국부적인 공기 압축기 또는 중앙 압축 공기 시스템일 수도 있다. 예를 들어, 압축 공기 싱크는 밸브 어셈블리의 주위로의 압축 공기 출구일 수도 있고; 특히 여기에는 소음기가 장착된다.
본 발명의 추가의 발전에서, 압축 공기 컨슈머가 2 개의 유체학적으로 분리되고 운동학적으로 커플링되는 작동 챔버들을 구비하고, 작동 챔버들 각각이 2 개의 독립적으로 제어가능한 밸브 어셈블리들에 할당되고, 각각의 유체 통로들의 이들 각각의 제 2 섹션들이 공통 출구 포트에 연결되고, 이들 각각의 입구 포트가 상이한 유체 소스들 또는 유체 싱크들에 연결되고, 2 개의 작동 챔버들에는 각각의 밸브 어셈블리들의 선택적 제어에 의해 사전에 설정가능한 체적 유체 유량으로 압축 공기가 동기식으로 공급되는 것이 제공된다. 특히 공압식 실린더 또는 공압식 스위블 드라이브로서 디자인될 수도 있는 이러한 압축 공기 컨슈머에서, 2 개의 작동 챔버들은 모바일 벽에 의해, 특히 작동 피스톤에 의해 서로로부터 유체학적으로 밀봉되고, 또한 벽의 이동성으로 인해 크기에 있어서 가변적이다. 벽의 이동은 일 작동 챔버의 증가 및 타 작동 챔버의 감소로 동시에 이어질 수 있으므로, 2 개의 작동 챔버들의 운동학적 커플링을 증명할 수 있고, 모바일 벽은 운동학적 커플링 요소를 형성한다. 다수의 이동 목적을 위해, 양자의 작동 챔버들에서 동기식 압축 공기 공급이 존재할 경우 유리하고, 용어 "압축 공기 공급" 은 작동 챔버로의 압축 공기의 유입 및 작동 챔버로부터의 압축 공기의 유출 모두를 커버한다. 본 발명에 따른 방법의 실행에 있어서, 동기식 체적 유체 유량이 압축 공기 컨슈머의 양자의 작동 챔버들에 대해 제공된다. 예로서, 압축 공기는 2 개의 작동 챔버들 중 하나 내로 유동할 수도 있는 반면, 압축 공기의 배출은 다른 작동 챔버 내에 제공된다. 그 결과, 2 개의 작동 챔버들 사이의 모바일 벽은 사전에 설정가능한 이동 속도로 이동된다.
본 발명의 유리한 실시형태에서, 연결된 압축 공기 컨슈머에 대한 이동 프로파일을 얻기 위하여 제 1 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량이 압축 공기 컨슈머의 제 1 작동 챔버에 대해 사전에 설정되고, 제 2 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량이 압축 공기 컨슈머의 제 2 작동 챔버에 대해 사전에 설정된다는 것이 제공되고, 그리고/또는 제 1 압력 패턴 프로파일이 제 1 작동 챔버에 대해 사전에 설정되고, 또한 제 2 압력 패턴 프로파일이 제 2 작동 챔버에 대해 사전에 설정된다는 것이 제공된다. 압축 공기 컨슈머의 2 개의 작동 챔버들에 대한 2 개의 체적 유체 유량을 사전에 설정함으로써, 2 개의 작동 챔버들 사이의 벽의 이동이 정확하게 사전에 결정될 수 있다. 이는 특히 벽의 이동 동안 제 1 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량과 제 2 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량 사이의 비율이 일정하게 유지되는 경우 적용된다. 벽의 이동이 사전에 설정된 압력 패턴 프로파일에 근거하여 영향을 받는다면, 이는 특히 유리하고, 제 2 개의 작동 챔버들 내의 압력은 체적 유체 유량 및 벽의 이동의 결과로 뒤따라 발생한다.
압축 공기 컨슈머의 작동을 위해 디자인되는 전술한 유형의 밸브 디바이스에 대해, 본 발명의 문제점은 청구항 6 의 특징들에 의해 해결된다. 여기에서, 유체 통로가 유체 소스 또는 유체 싱크에 유체학적으로 연통되게 연결하기 위한 입구 포트와 압축 공기 컨슈머에 유체학적으로 연통되게 연결하기 위한 출구 포트 사이에 형성되는 밸브 디바이스는, 유체 통로의 단면에 영향을 미치기 위해 유체 통로 내에서 이동가능하게 위치되고 또한 기능적 위치를 변경하기 위해 작동 디바이스에 할당되는 밸브 요소, 및 작동 디바이스에 작동 에너지를 제공하기 위한 프로세싱 디바이스를 포함하고, 제 1 압력 센서는 입구 포트와 밸브 요소 사이의 유체 통로의 제 1 섹션에 할당되고, 제 2 압력 센서는 밸브 요소와 출력 포트 사이의 유체 통로의 제 2 섹션에 할당되고, 프로세싱 디바이스는 청구항 1 또는 청구항 2 에 따른 방법의 실행을 위해 디자인된다.
밸브의 추가의 발전에서, 2 개의 독립적으로 제어가능한 밸브 어셈블리들이 제공되고, 각각의 유체 통로들의 이들 각각의 제 2 섹션들은 공통 출구 포트에 연결되고, 이들 각각의 입구 포트들은 상이한 유체 소스들 또는 유체 싱크들에 연결되고, 프로세싱 디바이스는 청구항 3 에 따른 방법의 실행을 위해 디자인되는 것이 제공된다.
밸브 디바이스의 추가의 발전에서, 프로세싱 디바이스가 2 개의 독립적으로 제어가능한 밸브 어셈블리들 각각의 2 개의 쌍들에 연결되고, 각각의 유체 통로들 각각의 제 2 섹션들은 공통 출구 포트에 쌍으로 연결되고, 각 쌍의 제 1 입구 포트는 유체 소스에 연결되고, 각 쌍의 제 2 입구 포트는 유체 싱크에 연결되고, 프로세싱 디바이스는 각각의 밸브 어셈블리들의 선택적 제어에 의해 사전에 설정가능한 체적 유체 유량으로 2 개의 작동 챔버들에 동기식으로 압축 공기를 공급하기 위해 디자인되는 것이 제공된다.
밸브 어셈블리는 비례 밸브로서, 특히 유체학적으로 파일럿 제어된 비례 밸브로서 바람직하게는 디자인된다.
본 발명의 문제는 밸브 디바이스의 프로세싱 디바이스에 저장하기 위해 디자인되는 컴퓨터 프로그램을 갖는 데이터 저장 장치 매체에 의해 해결되고, 프로세싱 디바이스의 프로세서에서 실행 시에, 컴퓨터 프로그램은 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나에 따른 방법을 유도한다. 데이터 저장 장치 매체는 CD, DVD 또는 UBS 메모리와 같은 휴대용 저장 매체일 수도 있다. 대안적으로, 데이터 저장 장치 매체는 다수의 상이한 데이터가 저장되는 데이터 서버의 솔리드-스테이트 메모리 (solid-state memory) 또는 드라이브로서 디자인될 수도 있고; 이들은 특히 클라우드 형태의 프로세싱 디바이스에 의해 원격으로 접속될 수 있다.
본 발명의 유리한 실시형태들은 도면에서 도시된다.
도 1 은 2 개의 운동학적으로 커플링된 작동 챔버들을 구비하는 압축 공기 컨슈머 및 밸브 디바이스를 갖는 유체 시스템의 제 1 실시형태의 개략도이고,
도 2 는 1 개의 작동 챔버를 구비하는 압축 공기 컨슈머, 및 밸브 요소를 포함하는 밸브 디바이스를 갖는 유체 시스템의 제 2 실시형태의 개략도이고,
도 3 은 1 개의 작동 챔버를 구비하는 압축 공기 컨슈머, 및 2 개의 밸브 요소들을 포함하는 밸브 디바이스를 갖는 유체 시스템의 제 3 실시형태의 개략도이다.
도 1 에 도시된 유체 시스템 (1) 은 단지 예로서 선형 이동을 제공하기 위해 디자인되고, 또한 이러한 목적을 위해 밸브 디바이스 (2) 및 압축 공기 컨슈머 (3) 를 포함한다. 도시된 실시형태에서, 밸브 디바이스 (2) 는 2/2-웨이 비례 밸브들로서 디자인되는 총 4 개의 밸브 요소들 (4, 5, 6 및 7) 을 갖는 공압식 풀 브리지 회로 (pneumatic full-bridge circuit) 로서 구현되고, 밸브 요소들 (4, 5, 6 및 7) 각각은 단지 예로서 작동 디바이스로서 솔레노이드 드라이브 (8, 9, 10 및 11) 를 갖는 솔레노이드 밸브로서 디자인된다. 상세하게 도시되지 않은 대안의 실시형태에서, 작동 디바이스는 압전, 자기변형 또는 다른 적절한 드라이브로서 디자인될 수 있다.
밸브 요소들 (4, 5, 6 및 7) 각각은, 전기 에너지가 관련된 솔레노이드 드라이브들 (8, 9, 10 및 11) 에 적절하게 인가되는 경우, 2 개의 기능적 위치들, 특히 폐쇄 중심 위치와 개방 위치 사이에서 스위칭될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 솔레노이드 드라이브들 (8, 9, 10 및 11) 은 제어 라인들 (15, 16, 17 및 18) 을 통해 프로세싱 디바이스 (19) 에 전기적으로 연결되고, 이는 밸브 디바이스 (2) 의 일부를 형성하고 또한 예로서 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러를 포함한다.
밸브 요소들 (4, 5, 6 및 7) 각각은 관련된 유체 라인들 (20 ~ 27) 을 통해 유체 노드들 (28 ~ 31) 에 연결되어, 쌍으로 할당되는 유체 라인들 (20 ~ 27) 과 함께 상세하게 지정되지 않은 밸브 어셈블리를 형성한다. 유체 라인들 (20 ~ 23) 은 각각의 경우에 각각의 밸브 요소 (4, 5, 6 및 7) 의 유체 통로의 제 1 섹션으로서 기재된다. 다른 한편으로, 유체 라인들 (24 ~ 27) 은 각각의 밸브 요소 (4, 5, 6 및 7) 의 유체 통로의 제 2 섹션으로서 기재된다. 유체 라인들 (20 및 21) 은 유체 노드 (28) 에서 공동으로 종료되고, 유체 라인들 (22 및 23) 은 유체 노드 (30) 에서 공동으로 종료되고, 유체 라인들 (24 및 25) 은 유체 노드 (29) 에서 공동으로 종료되고, 또한 유체 라인들 (26 및 27) 은 유체 노드 (31) 에서 공동으로 종료된다.
단지 예로서, 유체 노드 (28) 는 공급 라인 (36) 을 통해 유체 소스 (32) 에 연결되는 반면, 유체 노드 (30) 는 배기 라인 (37) 을 통해 소음기 (33) 가 할당되는 유체 출구에 연결된다. 유체 노드 (29) 는 밸브 디바이스 (2) 의 제 1 작동 포트를 형성하고 또한 제 1 연결 라인 (38) 을 통해 압축 공기 컨슈머 (3) 의 유체 포트 (39) 에 연결되는 반면, 유체 노드 (31) 는 밸브 디바이스 (2) 의 제 2 작동 포트를 형성하고 또한 제 2 연결 라인 (40) 을 통해 압축 공기 컨슈머 (3) 의 유체 포트 (41) 에 연결된다.
단지 예로서, 각각의 경우에, 관련된 라인 (36, 37, 38 및 40) 에서 각각의 유체 압력을 검출하기 위해 그리고 관련된 센서 라인 (46 ~ 49) 을 통해 프로세싱 디바이스 (19) 에 압력 의존적인 센서 신호를 제공하기 위해 디자인되는 압력 센서 (42 ~ 45) 가 공급 라인 (36), 배기 라인 (37), 제 1 연결 라인 (38) 및 제 2 연결 라인 (40) 에 할당된다는 것이 제공된다. 상세하게 도시되지 않은 실시형태에서, 압력 센서들 중 적어도 하나는 밸브 디바이스용 하우징 내에 또는 이러한 하우징 외에 위치된다.
단지 예로서, 압축 공기 컨슈머 (3) 는, 실린더 하우징 (52) 의 실린더 리세스 (51) 에서 제 2 가변 크기 (variable-size) 작동 챔버 (54) 로부터 제 1 가변 크기 작동 챔버 (53) 를 분리하고 선형 이동이 가능한 작동 피스톤 (50) - 또한 모바일 벽으로서 기술됨 - 이 수용되는 복동 공압식 실린더로서 디자인된다. 도시된 실시형태에서, 작동 피스톤 (50) 은 실린더 하우징 (52) 의 단부면을 통과하는 피스톤 로드 (55) 에 연결되고, 또한 작동 피스톤 (50) 과 함께 직선 경로를 따라 실린더 하우징 (52) 에 대해 변위될 수 있다.
단지 예로서, 사전에 설정가능한 이동 프로파일에 따라 커플링된 피스톤 로드 (55) 와 함께 작동 피스톤 (50) 의 이동을 유도하기 위하여 유체 시스템 (1) 에서 단계들이 필요하다는 것이 이하에서 설명될 것이다. 이러한 예에서, 작동 피스톤 (50) 의 단부면이 반대편에 위치하는 실린더 하우징 (52) 의 내부 표면 (58) 과 접촉하게 되는 방식으로 작동 피스톤 (50) 은 도 1 에 도시된 위치로부터 시작하여 이동되어야 한다. 이러한 예에서, 사전에 설정가능한 이동 프로파일은, 작동 피스톤 (50) 이 사전에 설정가능한 목표 속도까지 일정하게 가속되고, 뒤이어 작동 피스톤이 목표 속도를 유지하면서 일정하게 이동하고, 마침내 작동 피스톤 (50) 이 사라지게 낮은 속도까지 감속되도록 디자인된다.
작동 피스톤 (50) 의 계획된 이동 동안, 작동 챔버 (54) 로의 가압 유체의 공급이 요구되는 반면, 작동 챔버 (53) 로부터 유체의 배출이 제공되어야 한다. 원하는 이동 프로파일을 얻기 위하여, 사전에 설정가능한 체적 유체 유량의 제공이 유리한데, 왜나하면 이것은 작동 피스톤에 대한 이동 속도가 정확하게 조절되게 하기 때문이다. 따라서, 밸브 요소 (4) 와 밸브 요소 (6) 의 제어는 제공되어야 하고, 유체 소스 (32), 유체 노드 (29) 및 제 2 유체 포트 (39) 사이의 유체학적으로 연통되는 연결이 밸브 요소 (4) 를 통해 설정되고, 제 1 유체 포트 (41), 유체 노드 (31) 및 소음기 (33) 를 구비한 유체 출구 사이의 유체학적으로 연통되는 연결이 밸브 요소 (6) 를 통해 설정된다.
전술한 이동 프로파일에 따라 작동 피스톤 (50) 을 이동시기 위하여, 프로세싱 디바이스 (19) 는 2 개의 밸브 요소들 (4 및 6) 을 가로지르는 압력비를 계산할 수 있도록 압력 센서들 (42 ~ 45) 의 센서 신호들을 우선 식별한다. 이러한 압력비를 사용하여, 유동값은 후속 단계에서 유동 함수 및 2 개의 유체 압력들로부터 밸브 요소들 (4, 6) 각각에 대해 프로세싱 디바이스 (19) 에서 결정될 수 있다. 그런 다음 각각 결정된 유동값은 이동 프로파일에 따라 작동 피스톤 (50) 의 원하는 이동을 얻기 위하여 각각의 작동 챔버 (53, 54) 에 제공되어야 하는 사전에 설정가능한 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량과 관련된다. 이러한 관계의 결과는 가이드값으로서 기술되고, 또한 각각의 솔레노이드 드라이브 (8, 10) 에 필요한 작동 에너지를 결정하기 위해 요구된다. 각 솔레노이드 드라이브 (8, 10) 에 대한 작동 에너지는 특히 실험적으로 결정되는 밸브 특성에 가이드값을 관련시킴으로써 결정된다. 그런 다음, 작동 에너지는 각각의 솔레노이드 드라이브들 (8, 10) 에 이용가능하게 되고, 또한 여기에서 각각의 밸브 요소들 (4, 6) 의 각각의 밸브 스풀들 (더 상세하게 지정되지 않음) 의 이동을 초래하고, 따라서 각각의 유체 노드들 (28 및 29 및/또는 31 및 30) 사이의 유체학적으로 연통되는 연결을 가능하게 한다.
각각의 밸브 요소들 (4, 6) 의 제어는 각각의 유체 라인들 (20 ~ 27) 내의 압력 변화와 함께 진행되는 소음기 (33) 와 작동 챔버 (53) 사이의 그리고 작동 챔버 (54) 와 유체 소스 (32) 사이의 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량을 초래한다. 압력 센서들 (42 ~ 45) 의 센서 신호들의 주기적으로 반복되는 결정 및 전술한 절차에 따른 압력비의 후속 프로세싱에 의해, 프로세싱 유닛 (19) 은 작동 피스톤 (50) 에 대해 원하는 이동 프로파일이 유지되는 방식으로 압축 공기 컨슈머 (3) 의 2 개의 작동 챔버들 (53, 54) 에 대해 체적 유체 유량을 조절할 수 있다.
도 2 및 도 3 에 도시된 유체 시스템들 (61 및 91) 의 실시형태들은, 압축 공기 컨슈머 (63) 가 단지 예로서 단동 공압식 실린더으로서 디자인되어 단 하나의 작동 챔버 (65) 가 각각의 실린더 하우징 (64) 내에 형성된다는 점에서, 도 1 에 따른 유체 시스템 (1) 과 상이하다.
도 2 에 따른 실시형태에서, 밸브 디바이스 (62) 는 예로서 비작동 또는 중립 위치로서 또한 기술될 수 있는 도시된 스위칭 위치에서, 유체 소스 (66), 작동 포트 (67) 및 소음기를 구비한 유체 출구 (68) 사이의 유체학적으로 연통되는 연결이 차단되는 3/3-웨이 비례 밸브로서 디자인된다. 밸브 디바이스 (62) 의 밸브 스풀 (69) 은 관련된 솔레노이드 드라이브들 (70, 71) 의 도움으로 2 개의 상이한 기능적 위치들로 이동될 수 있다. 제 1 기능적 위치에서, 유체학적으로 연통되는 연결이 유체 소스 (66) 와 작동 챔버 (65) 사이에서 설정된다. 제 2 기능적 위치에서, 유체학적으로 연통되는 연결이 작동 챔버 (65) 와 유체 출구 (68) 사이에서 설정된다. 프로세싱 디바이스 (72) 는 도 1 의 프로세싱 디바이스 (19) 와 동일한 방식으로 디자인되고, 따라서 압력 센서들 (73, 74, 75) 의 센서 신호들을 이용하여, 작동 챔버 (65) 안으로 그리고 밖으로 사전에 설정가능한 체적 유체 유량을 제공하는 것을 용이하게 한다.
도 3 에 따른 실시형태에서, 밸브 디바이스들 (92) 은 밸브 요소들로서 밸브 스풀들 (99) 을 구비한 2/2-웨이 비례 밸브들 (100, 101) 로서 디자인되고, 또한 유체 소스 (66) 로부터 작동 챔버 (65) 로 또는 작동 챔버 (65) 로부터 유체 출구 (68) 로 가압 유체를 선택적으로 제공하기 위해 관련된 프로세싱 디바이스 (102) 에 의해 개별적으로 제어될 수 있다. 프로세싱 디바이스 (102) 는 도 1 의 프로세싱 디바이스 (19) 와 동일한 방식으로 디자인되고, 따라서 압력 센서들 (103, 104, 105) 의 센서 신호들을 이용하여, 작동 챔버 (65) 안으로 그리고 밖으로 사전에 설정가능한 체적 유체 유량을 제공하는 것을 용이하게 한다.

Claims (10)

  1. 압축 공기를 압축 공기 컨슈머 (3; 63) 에 공급하기 위한 밸브 디바이스 (2; 62; 92) 를 작동시키기 위한 방법으로서, 상기 방법은
    밸브 요소 (4, 5, 6, 7; 69; 99) 와, 유체 소스 (32; 66) 또는 유체 싱크 (33; 68) 에 유체학적으로 연통되게 연결하기 위해 제공되는 입구 포트 (28, 30) 사이에서 연장되는 밸브 어셈블리 (2; 62; 92) 의 유체 통로의 제 1 섹션 (20, 21, 22, 23) 에서 제 1 유체 압력을 결정하는 단계,
    상기 밸브 요소 (4, 5, 6, 7; 69; 99) 와, 압축 공기 컨슈머 (3; 63) 에 유체학적으로 연통되게 연결하기 위해 제공되는 출구 포트 (29, 31) 사이에서 연장되는 밸브 어셈블리 (2; 62; 92) 의 유체 통로의 제 2 섹션 (24, 25, 26, 27) 에서 제 2 유체 압력을 결정하는 단계,
    유동 함수 및 2 개의 유체 압력들로부터 상기 밸브 요소 (4, 5, 6, 7; 69; 99) 에 대한 유동값을 결정하는 단계,
    가이드값을 얻기 위하여, 유체 통로 (20 ~ 27) 를 통해 유동하기 위해 제공되는 가압 유체에 대한 사전에 설정가능한 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량과 상기 유동값을 관련시키는 단계,
    상기 밸브 요소 (4, 5, 6, 7; 69; 99) 의 작동을 위해 디자인되는 작동 디바이스 (8, 9, 10, 11; 70, 71; 100, 101) 에 필요한 작동 에너지를 결정하는 단계, 및
    상기 사전에 설정가능한 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량을 조절하기 위하여 상기 작동 디바이스 (8, 9, 10, 11; 70, 71; 100, 101) 에 작동 에너지를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 유동값은 상기 제 1 유체 압력 및 상기 제 2 유체 압력의 지수와 관련하여 설정된 유동 함수로부터 결정되고, 그리고/또는 상기 작동 에너지는 밸브 특성 및 상기 가이드값에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 밸브 디바이스를 작동시키기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    2 개의 독립적으로 제어가능한 밸브 어셈블리들 (2; 62; 92) 이 제공되고, 각각의 유체 통로들의 이들 각각의 제 2 섹션들 (24, 25, 26, 27) 이 공통 출구 포트 (29, 31) 에 연결되고, 이들의 입구 포트들 (28, 30) 이 상이한 유체 소스들 (32) 또는 유체 싱크들 (33) 에 연결되고, 2 개의 밸브 어셈블리들 (2; 62; 92) 중 하나는 각각의 입구 포트 (28, 30) 와 공통 출구 포트 (29, 31) 사이의 압력차 및 사전에 설정가능한 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량의 함수로서 선택적으로 제어되는 것을 특징으로 하는, 밸브 디바이스를 작동시키기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 압축 공기 컨슈머 (3) 는 2 개의 유체학적으로 분리되고 운동학적으로 커플링되는 작동 챔버들 (53, 54) 을 구비하고, 상기 작동 챔버들 (53, 54) 의 각각은 2 개의 독립적으로 제어가능한 밸브 어셈블리들 (2; 62; 92) 에 할당되고, 각각의 유체 통로들의 이들 각각의 제 2 섹션들 (24, 25, 26, 27) 이 공통 출구 포트 (29, 31) 에 연결되고, 이들 각각의 입구 포트들 (28, 30) 이 상이한 유체 소스들 (32) 또는 유체 싱크들 (33) 에 연결되고, 2 개의 작동 챔버들 (53, 54) 에는 각각의 밸브 어셈블리들 (2; 62; 92) 의 선택적 제어에 의해 사전에 설정가능한 체적 유체 유량으로 압축 공기가 동기식으로 공급되는 것을 특징으로 하는, 밸브 디바이스를 작동시키기 위한 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    연결된 압축 공기 컨슈머 (3) 에 대한 이동 프로파일을 얻기 위하여, 제 1 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량이 상기 압축 공기 컨슈머 (3) 의 제 1 작동 챔버 (53) 에 대해 사전에 설정되고, 제 2 체적 유체 유량 또는 질량 유체 유량이 상기 압축 공기 컨슈머 (3) 의 제 2 작동 챔버 (54) 에 대해 사전에 설정되고, 그리고/또는 제 1 압력 패턴 프로파일이 상기 제 1 작동 챔버 (53) 에 대해 사전에 설정되고, 제 2 압력 패턴 프로파일이 상기 제 2 작동 챔버 (54) 에 대해 사전에 설정되는 것을 특징으로 하는, 밸브 디바이스를 작동시키기 위한 방법.
  5. 압축 공기 컨슈머를 작동시키기 위한 밸브 디바이스로서,
    유체 소스 (32) 또는 유체 싱크 (33) 에 유체학적으로 연통되게 연결하기 위한 입구 포트 (28, 30) 와, 압축 공기 컨슈머 (3) 에 유체학적으로 연통되게 연결하기 위한 출구 포트 (29, 31) 사이에 유체 통로가 형성되는 밸브 어셈블리,
    상기 유체 통로의 단면에 영향을 미치기 위해 상기 유체 통로에서 이동가능하게 위치되고 또한 기능적 위치를 변경하기 위하여 작동 디바이스 (8, 9, 10, 11; 70, 71; 100.101) 에 할당되는 밸브 요소 (4, 5, 6, 7; 69; 99), 및
    상기 작동 디바이스 (8, 9, 10, 11; 70, 71; 100.101) 에 작동 에너지를 제공하기 위한 프로세싱 디바이스 (19) 를 구비하고,
    상기 입구 포트 (28, 30) 와 상기 밸브 요소 (4, 5, 6, 7; 69; 99) 사이에서 상기 유체 통로의 제 1 섹션 (20, 21, 22, 23) 에 제 1 압력 센서 (43, 44) 가 할당되고, 상기 밸브 요소 (4, 5, 6, 7; 69; 99) 와 출력 포트 (29, 31) 사이에서 상기 유체 통로의 제 2 섹션 (24, 25, 26, 27) 에 제 2 압력 센서 (42, 45) 가 할당되고, 상기 프로세싱 디바이스 (19) 는 제 1 항에 따른 방법을 실행하기 위해 디자인되는 것을 특징으로 하는, 밸브 디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    2 개의 독립적으로 제어가능한 밸브 어셈블리들이 제공되고, 각각의 유체 통로들의 이들 각각의 제 2 섹션들 (24, 25, 26, 27) 이 공통 출구 포트 (29, 31) 에 연결되고, 이들 각각의 입구 포트들 (28, 30) 이 상이한 유체 소스들 (32) 또는 유체 싱크들 (33) 에 연결되고, 상기 프로세싱 디바이스 (19) 는 제 2 항에 따른 방법을 실행하기 위해 디자인되는 것을 특징으로 하는, 밸브 디바이스.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로세싱 디바이스 (19) 는 2 개의 독립적으로 제어가능한 밸브 어셈블리들의 2 개의 쌍들에 각각 연결되고, 각각의 유체 통로들의 각각의 제 2 섹션 (24, 25, 26, 27) 은 공통 출구 포트 (29, 31) 에 쌍으로 연결되고, 각 쌍의 제 1 입구 포트 (28) 가 유체 소스 (42) 에 연결되고, 각 쌍의 제 2 입구 포트 (30) 가 유체 싱크 (33) 에 연결되고, 상기 프로세싱 디바이스 (19) 는 각각의 밸브 어셈블리들의 선택적인 제어에 의해 사전에 설정가능한 체적 유체 유량으로 2 개의 작동 챔버들 (53, 54) 에 압축 공기를 동기식으로 공급하기 위해 디자인되는 것을 특징으로 하는, 밸브 디바이스.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 밸브 디바이스는 비례 밸브로서, 또는 유체학적으로 파일럿 제어된 비례 밸브로서 디자인되는 것을 특징으로 하는, 밸브 디바이스.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 유도하는, 밸브 디바이스의 프로세싱 디바이스 내에 그리고 실행 시에 프로세싱 디바이스 (19) 의 프로세서 내에 저장하기 위해 디자인되는 컴퓨터 프로그램을 갖는 데이터 저장 매체.
  10. 삭제
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